DE4425402A1

DE4425402A1 - Hydraulische Pumpe

Info

Publication number: DE4425402A1
Application number: DE19944425402
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Reinartz; Erhard Beck
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-04-04

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpe der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 43 26 389.5).

Eine derartige Pumpe ist beispielsweise aus der DE 40 27 794 A1 bekannt. Die beschriebene Pumpe ist als Radialkolbenpumpe gestaltet und besitzt einen Förderkolben, an welchem der Ventilsitz für das Saugventil angeformt ist. Das Schließglied des Saugventils wird von einer Ventilfeder beaufschlagt, welche sich gehäusefest abstützt. Bei Verkleinerung der Druckkammer durch eine Kolbenbewegung nimmt die Vorspannung der Ventilfeder zu. Am oberen Totpunkt des Kolbens, wenn also die Druckkammer ihr kleinstes Volumen aufweist, ist die Vorspannung der Ventilfeder demnach am größten, so daß ein gegenüber dem unteren Totpunkt des Kolbens wesentlich erhöhter Öffnungsdruck des Saugventils zu überwinden ist.

Um einen gleichbleibenden Öffnungsdruck des Saugventils zu schaffen, ist verschiedentlich schon vorgeschlagen worden, die Ventilfeder des Saugventils zu fesseln. Aber auch dies entspricht noch nicht der optimalen Förderkennlinie einer solchen Pumpe, wenn sie beispielsweise in einer antriebsschlupfgeregelten Bremsanlage eingesetzt werden soll.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine hydraulische Pumpe zu schaffen, bei welcher der Vordruck des Saugventils in der Nähe des oberen Totpunkts des Förderkolbens kleiner ist als in der Nähe des unteren Totpunktes.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dazu ist vorgesehen, der durch die Ventilfeder ausgeübten Kraft eine weitere Kraft zu überlagern, deren Größe und Richtung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Förder kolbens variieren kann und auf diese Weise ein Öffnen des Ventils während des Saughubs erleichtert.

Besonders einfach und kostengünstig kann dies durch ein Reib element erzielt werden, welches einem gewissen Reibungswider stand auf das Schließglied ausübt welches somit während des Saughubs eine entgegengesetzt zur Ventilfederkraft gerichtete Kraft erfährt. Das Reibelement kann beispielsweise im Bereich eines das Schließglied führenden Elements angeordnet sein.

Eine zur Geschwindigkeit des Förderkolbens proportionale Zusatzkraft kann erzielt werden, wenn das Schließglied mit einem Körper verbunden ist, der einen großen Strömungswider stand während der Bewegung vom oberen zum unteren Totpunkt aufweist. Vorteilhafterweise ist dieser Körper in der ent gegengesetzten Richtung strömungsgünstiger ausgelegt. Der strömungsungünstige Körper kann einteilig mit dem Schließglied ausgeführt sein.

Eine weitere, einfach realisierbare Maßnahme eine Zusatzkraft auf das Schließglied auszuüben besteht darin, das Schließglied mit einem Trägheitskörper zu verbinden, dessen Masse im Ver gleich zur Masse des Schließgliedes groß ist. Dabei kann der Trägheitskörper vorteilhafterweise in dem durch die Baulänge der Ventilschließfeder bedingten Totraum angeordnet werden. Zusätzliches Bauvolumen ist somit nicht erforderlich.

Eine über den gesamten Saughub des Förderkolbens konstante, auf das Schließglied wirkende Vorspannkraft kann erzielt werden, wenn die Masse des Trägheitskörpers auf eine Ausle gungsdrehzahl eines die Pumpe antreibenden Motors abgestimmt ist. Diese Abstimmung erfolgt derart, daß die durch die träge Masse verursachte Kraft und der durch die Kompression der Ventilfeder hervorgerufene variable Anteil an der Federkraft bei vorgegebener Arbeitsdrehzahl so aufeinander abgestimmt werden, daß diese sich aufheben. Bei dieser vorgegebenen Arbeitsdrehzahl kann somit die Förderleistung der Pumpe maximiert werden.

Es versteht sich, daß sich die einzelnen vorgeschlagenen Maßnahmen auch vorteilhaft kombinieren lassen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nach folgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 Druckkammer einer erfindungsgemäßen Pumpe mit Reibelement in geschnittener Darstellung,

Fig. 2 Druckkammer einer erfindungsgemäßen Pumpe mit strömungsungünstigem Körper in geschnittener Darstellung,

Fig. 3 Druckkammer einer erfindungsgemäßen Pumpe mit Trägheitskörper in geschnittener Darstellung.

Fig. 1 zeigt in geschnittener Darstellung die Druckkammer 21 einer erfindungsgemäßen Pumpe. Im nur teilweise dargestellten Gehäuse 1 der Pumpe befindet sich eine Gehäusebohrung 2 in welcher der Förderkolben 3 abgedichtet verschiebbar geführt ist. Der Förderkolben 3 weist eine Längsbohrung 4 auf, die mit einem nicht dargestellten Sauganschluß der Pumpe in Verbindung steht. Am oberen Ende der Längsbohrung 4 ist der Ventilsitz 8 des Saugventils 10 am Förderkolben 3 ausgebildet. Das Schließ glied 49 ist mit einem Fortsatz 50 versehen, der sich in der vom Förderkolben 3 abgewandten Richtung erstreckt. Eine Ventilfeder 16 stützt sich einerseits am Schließglied 49 und andererseits an einem Federteller 51 ab, der einen gehäuse festen Anschlag am Verschlußstück 18 hat. Im Verschlußstück 18 ist ein Druckkanal 19 angeordnet, der über ein nicht darge stelltes Druckventil zur Druckseite der Pumpe führt. Die Druckkammer 21 wird durch die Gehäusebohrung 2, das Verschluß stück 18 und den Förderkolben 3 begrenzt. Zwischen Förder kolben 3 und Federteller 51 ist eine Rückstellfeder 17 ange ordnet, die den Förderkolben 3 in Richtung seines unteren Tot punktes verschiebt.

Der Federteller 51 weist einen zylindrischen Abschnitt 52 auf, in dem der Fortsatz 50 geführt ist. Diese Führung erfolgt über ein in einer Nut 53 des Fortsatzes 50 angeordnetes Reibelement 54. Die axiale Ausdehnung des zylindrischen Abschnittes 52 ist größer als der gesamt Hub des Förderkolbens 3.

Fig. 1 zeigt den Förderkolben 3 kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts, das heißt kurz vor Ende des Druckhubs. Druckmittel wird durch den Druckkanal 19 in Richtung des Pfeils gefördert. Nach Erreichen des oberen Totpunkts kehrt sich die Bewegungs richtung des Förderkolbens 3 um, er bewegt sich in der Ab bildung nach unten. Dabei bewirkt das Reibelement 54, daß auf das Schließglied 49 eine entgegen der Vorspannung der Ventil feder 16 gerichtete Reibungskraft R ausgeübt wird. Es ergibt sich somit eine kleinere resultierende Vorspannung. Das Schließglied 49 öffnet somit bereits bei einer zwischen Längs bohrung 4 und Druckkammer 21 herrschenden kleineren Druck differenz als ohne Wirkung der Kraft R.

Fig. 2 zeigt ein Schließglied 49 mit strömungsungünstigem Körper 55. Dabei ist nur die links der Symmetrieachse liegende Hälfte abgebildet, gleiche Bauteile wie zu Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der strömungsungünstige Körper 55 besitzt die Form eines Kugelabschnitts, dessen gewölbte Fläche 56 in Richtung des Druckkanals 19 angeordnet ist, während seine ebene, einen großen Strömungswiderstand aufweisende rückwärtige Ringfläche 57 dem Förderkolben 3 zugewandt ist. Der zylindrische Abschnitt 52 weist einen größeren Durchmesser als in Fig. 1 auf, um den Körper 55 aufnehmen zu können. Er ist mit einer Verjüngung 58 versehen, an der sich die Ventilfeder 16 abstützt.

Während des Saughubs des Förderkolbens 3 staut sich im Bereich 59 unterhalb der Ringfläche 57 Druckmittel auf, wodurch eine hydraulisch hervorgerufenen Kraft H auf dem Körper 55 wirkt, die der Vorspannkraft der Ventilfeder 16 entgegenwirkt und somit ein Öffnen des Saugventils 10 bereits bei geringer Druckdifferenz zwischen Längsbohrung 4 und Druckkammer 21 ermöglicht.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Pumpe, die ein mit einem Trägheitskörper 60 verbundenes Schließglied 49 aufweist. Auch hier sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs zeichen wie zu den vorhergehenden Figuren versehen. Auf einen Federteller wurde hier verzichtet, die Rückstellfeder 17 und die Ventilfeder 16 stützen sich direkt am Verschlußstück 18 ab. Der Trägheitskörper 60 wird in einem hohlzylindrischen Abschnitt 61 des Verschlußstückes 18 geführt und weist eine im wesentlichen zylindrische Form auf. Er verjüngt sich zum Schließglied 49 hin, so daß eine Stufe 62 verbleibt, an der sich die Ventilfeder 16 abstützt.

Die Stärke der Ventilfeder 16 ist so bemessen, daß im unteren Totpunkt ein zwischen Längsbohrung 4 und Druckkammer 21 herrschende Druckunterschied von p = 50 . . . 100 mbar aus reicht, das Saugventil 10 zu öffnen. Durch die Kompression der Ventilfeder 16 während des Druckhubs erhöht sich die erforder liche Druckdifferenz bis zum Erreichen des oberen Totpunkts. Die durch die Masse des Trägheitskörpers 60 hervorgerufene Zusatzkraft wirkt der durch die Ventilfeder 16 ausgeübten Kraft entgegen, sie ist am größten im Bereich des oberen Totpunkts und am kleinsten im Bereich des unteren Totpunkts.

Durch geeignete Abstimmung der Masse und der Drehzahl eines den Förderkolben 3 antreibenden Motors kann man den Arbeits punkt der Pumpe in den Bereich der Resonanz des schwingenden Feder-Masse-Systems bringen, in dem der erforderliche Öffnungsdruck in jedem zwischen oberem und unterem Totpunkt liegenden Punkt minimal ist.

Besonders empfehlenswert ist eine derartige "resonante" Auslegung auf eine hohe Drehzahl knapp unterhalb der Leerlaufdrehzahl des die Pumpe antreibenden Motors, da in diesem Fall bei einer Antriebsschlupfregelung der größte Volumenstrom zum Druckaufbau erforderlich ist.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Gehäusebohrung
3 Förderkolben
4 Längsbohrung
8 Ventilsitz
10 Saugventil
16 Ventilfeder
17 Rückstellfeder
18 Verschlußstück
19 Druckkanal
21 Druckkammer
49 Schließglied
50 Fortsatz
51 Federteller
52 zylindrischer Abschnitt
53 Nut
54 Reibelement
55 strömungsungünstiger Körper
56 gewölbte Fläche
57 Ringfläche
58 Verjüngung
59 Bereich
60 Trägheitskörper
61 hohlzylindrischer Abschnitt
62 Stufe
R Reibungskraft
H Kraft

Claims

1. Pumpe, insbesondere für eine schlupfgeregelte hydrau lische Bremsanlage, mit einem Gehäuse (1), einer im wesentlichen zylindrischen Gehäusebohrung (2), einem darin verschiebbaren Förderkolben (3) und mindestens einem Saugventil (10) mit einem Ventilsitz (8), einem Schließglied (49) und einer Ventilfeder (16), deren Vorspannung sich abhängig von der Position des Förder kolbens (3) ändert, wobei der Förderkolben (3) eine Druckkammer (21) begrenzt und einen unteren Totpunkt besitzt, bei welchem die Druckkammer (21) ihr größtes Volumen aufweist, sowie einen oberen Totpunkt, bei welchem die Druckkammer (21) ihr kleinstes Volumen aufweist, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 43 26 389.5), dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die geeignet sind, eine Kraft auf das Schließglied (49) auszuüben, die der während des Saughubs des Förder kolbens (3) von der Ventilfeder (16) ausgeübten Kraft entgegenwirkt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel durch ein Reibelement (54) gebildet sind, welches zwischen Schließglied (49) und einem nicht mit dem Förderkolben (3) mitbewegten Bauteil (51) angeordnet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel durch einen strömungsungünstigen Körper (55) gebildet sind, der mit dem Schließglied (49) verbunden ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel durch einen mit dem Schließglied (49) verbundenen Trägheitskörper (60) gebildet sind.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Trägheitskörpers (60) auf eine Auslegungsdreh zahl eines die Pumpe antreibenden Motors abgestimmt ist.